JP6860486B2 - Magnetic core based on nanocrystalline magnetic alloy - Google Patents
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Description
[0001]本発明の態様は、高い飽和磁気誘導、低い保磁力および低い鉄損を有するナノ結晶質の磁性合金をベースとする磁心に関する。 [0001] Aspects of the present invention relate to magnetic cores based on nanocrystalline magnetic alloys with high saturated magnetic induction, low coercive force and low iron loss.
[0002]結晶質のケイ素鋼、フェライト、コバルト基の非晶質軟質磁性合金、鉄基で非晶質の合金およびナノ結晶質の合金は、誘導磁力計、電気チョークコイル、パルス電源装置、変圧器、モーター、発電機、電流センサー、アンテナ用磁心および電磁波遮断シートにおいて広く用いられてきた。広く用いられているケイ素鋼は安価で、高い飽和磁気誘導BSを示すが、しかし、高い周波数において損失が多い。高い磁気損失の理由の一つは、それらの保磁力HCが約8A/mと高いことである。フェライトは低い飽和磁気誘導を有し、従って、高出力の誘導磁力計において用いられるときに磁気的に飽和する。コバルト基の非晶質合金は比較的高価であり、通常1T未満の飽和磁気誘導をもたらす。コバルト基の非晶質合金から構成された磁性部材は、それらの低い飽和磁気誘導の故に、低いレベルの動作磁気誘導(これは飽和磁気誘導BSよりも低い)を補うために大きなものである必要がある。鉄基の非晶質合金は1.5〜1.6TのBSを有し、これはケイ素鋼についての約2TのBSよりも低い。上述した装置のためのエネルギー効率が良く、小さなサイズの磁心を製造するために、1.6Tを超える飽和磁気誘導と8A/m未満の保磁力HCを有する磁性合金が、明らかに必要とされている。 [0002] Crystalline silicon steel, ferrite, cobalt-based amorphous soft magnetic alloys, iron-based amorphous alloys and nanocrystalline alloys are derived magnetic meters, electric choke coils, pulse power supplies, transformers. It has been widely used in appliances, motors, generators, current sensors, magnetic cores for antennas and electromagnetic wave blocking sheets. Silicon steel widely used are inexpensive, exhibit high saturation induction B S, however, it is often lost at high frequency. One reason for high magnetic losses, their coercivity H C is higher and about 8A / m. Ferrites have a low saturation magnetic lead and are therefore magnetically saturated when used in high power inductive magnetometers. Cobalt-based amorphous alloys are relatively expensive and usually result in saturated magnetic induction of less than 1T. Magnetic member made from an amorphous alloy of cobalt-based, due to their low saturation induction, low levels of operation magnetic induction (which is lower than the saturation induction B S) is large in order to compensate for the There is a need. Amorphous alloy of the iron-based has a B S of 1.5~1.6T, which is lower than the B S of about 2T for silicon steel. Energy efficient for the apparatus described above, to produce the core of a small size, magnetic alloy having a coercive force H C of less than saturation induction and 8A / m of greater than 1.6T can be clearly needed ing.
[0003]高い飽和磁気誘導と低い保磁力を有する鉄基のナノ結晶質合金が、国際出願の公開公報WO2007/032531号(以下、「’531公報」と呼ぶ)において教示されている。この合金は、Fe100−x−y−zCuxByXz(X:Si、S、C、P、Al、Ge、Ga、およびBeからなる群からの少なくとも一つ)(ここで、x、y、zについては0.1≦x≦3、10≦y≦20、0<z≦10、および10<y+z≦24(全て原子パーセント))の化学組成を有し、また60nm未満の平均直径を有する結晶質粒子が分散していて合金の30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有する。この合金は銅を含有するが、しかし、合金中でのその技術的な役割は明確には示されていない。’531公報の時点においては、銅の原子はナノ結晶のための種として提供される原子のクラスターを形成し、ナノ結晶は材料を製造した後の熱処理によってサイズを大きくして、これにより’531公報に定義された局所的構造を有するようになる、と考えられた。加えて、銅の混合の熱は一般的な冶金上の法則に従って鉄とともに正になるために銅のクラスターは溶融した合金の中に存在することができ、このことが溶融した合金における銅の上方の含有量を決定する、と考えられた。しかし、急速に凝固する間に銅はその固溶限に達し、そのために析出し、そしてナノ結晶化のプロセスを開始する、ということが後に明らかになった。過冷条件の下では、急速に凝固するときに初期のナノ結晶化を可能にするような想定される局所的な原子構造を達成するためには、銅の含有量xは1.2と1.6の間でなければならない。従って、’531公報における0.1≦x≦3という銅の含有量の範囲は大きく低減された。本出願において、これらの合金はPタイプの合金として分類される。実際のところ、’531公報の合金は部分的な結晶化のために脆いことが見いだされ、従って、得られた磁気特性は許容できるものではあったが、扱うことが困難であった。加えて、’531公報の合金についての急速凝固の条件は凝固速度によって大きく変化したので、安定した材料の鋳造は困難であることが見いだされた。従って、’531公報の製品を上回る改良が望まれている。
[0003] Iron-based nanocrystalline alloys with high saturated magnetic induction and low coercive force are taught in WO2007 / 032531 (hereinafter referred to as "'531") of the international application. This alloy, Fe 100-x-y- z Cu x B y X z (X: Si, S, C, P, Al, Ge, Ga, and at least one from the group consisting of Be) (wherein, For x, y, z, it has a chemical composition of 0.1 ≦ x ≦ 3, 10 ≦ y ≦ 20, 0 <z ≦ 10, and 10 <y + z ≦ 24 (all atomic percentages)) and less than 60 nm. It has a local structure in which crystalline particles with an average diameter are dispersed and occupy more than 30 percent by volume of the alloy. This alloy contains copper, but its technical role in the alloy has not been clearly demonstrated. As of '531, the copper atoms formed clusters of atoms provided as seeds for the nanocrystals, which were increased in size by heat treatment after the material was made, thereby causing '531. It was thought that it would have the local structure defined in the publication. In addition, copper clusters can be present in the molten alloy because the heat of copper mixing becomes positive with iron according to common metallurgical rules, which is above copper in the molten alloy. Was thought to determine the content of. However, it was later revealed that during rapid solidification, copper reached its solid solution limit, which caused it to precipitate and initiate the process of nanocrystallization. Under supercooled conditions, the copper content x is 1.2 and 1 to achieve the assumed local atomic structure that allows early nanocrystallization during rapid solidification. Must be between .6. Therefore, the range of copper content of 0.1 ≦ x ≦ 3 in '531 is greatly reduced. In this application, these alloys are classified as P-type alloys. In fact, the alloys of '53 1A were found to be brittle due to partial crystallization, and thus the resulting magnetic properties were acceptable but difficult to handle. In addition, it was found that casting a stable material was difficult because the conditions for rapid solidification of the alloys published in '53 1 changed greatly depending on the solidification rate. Therefore, improvements beyond the products of '53 1A are desired.
[0004] ’531公報の製品を上回るような改良の過程において、本発明の態様に従う合金において、鋳造によらない微細な結晶粒子を最初に有する合金を急速に加熱することによって、微細なナノ結晶構造が形成されることが見いだされた。また、熱処理した合金は、1.7Tを超える高い飽和磁気誘導といった、優れた軟質の磁気特性を示すことも見いだされた。これらの磁気特性を示す合金は、本出願においてはQタイプの合金と呼ばれる。本発明の態様に従うQタイプの合金におけるナノ結晶化の機構は、PやNbのようなガラス形成元素を他の元素で置き換えることによって、結晶化の際に合金中に形成される非晶質相の熱安定性が向上するという点で、関連する技術分野の合金(例えば、米国特許8007600号および国際特許公開WO2008/133301号を参照)の機構とは異なる。さらに、元素の置換によって、熱処理の間に析出する結晶質粒子の成長が抑制される。加えて、合金リボンの急速な加熱は材料中の原子の拡散速度を低下させ、その結果、結晶の核形成位置の数が低減する。Pタイプの合金において見いだされる元素のPがその純度を材料中で維持するのは困難であって、Pは300℃未満の温度で拡散する傾向があり、それにより合金の熱安定性が低下する。従って、Pはこの合金において望ましい元素ではない。NbやMoのような元素はガラス質または非晶質の状態にあるFe基合金の成形性を改善することで知られているが、しかし、それらは非磁性であってそれらの原子サイズは大きいので、合金の飽和磁気誘導を低下させる傾向がある。従って、望ましい合金においては、NbやMoのような元素の含有量は可能な限り低くするべきである。 [0004] In the process of improvement over the products of '531, fine nanocrystals by rapidly heating the alloy according to aspects of the invention, which first has fine crystal particles that are not cast. It was found that a structure was formed. It was also found that the heat-treated alloy exhibited excellent soft magnetic properties such as high saturated magnetic induction exceeding 1.7T. Alloys exhibiting these magnetic properties are referred to as Q-type alloys in this application. The mechanism of nanocrystallization in a Q-type alloy according to aspects of the present invention is an amorphous phase formed in the alloy during crystallization by replacing glass-forming elements such as P and Nb with other elements. It differs from the mechanism of alloys in related technical fields (see, eg, US Pat. No. 8007600 and International Patent Publication No. WO 2008/133301) in that it improves the thermal stability of. Furthermore, elemental substitution suppresses the growth of crystalline particles that precipitate during the heat treatment. In addition, the rapid heating of the alloy ribbon reduces the rate of diffusion of atoms in the material, resulting in a reduced number of crystal nucleation positions. It is difficult for the element P found in P-type alloys to maintain its purity in the material, and P tends to diffuse at temperatures below 300 ° C., thereby reducing the thermal stability of the alloy. .. Therefore, P is not a desirable element in this alloy. Elements such as Nb and Mo are known to improve the formability of Fe-based alloys in the vitreous or amorphous state, but they are non-magnetic and their atomic size is large. Therefore, it tends to reduce the saturated magnetic induction of the alloy. Therefore, in the desired alloy, the content of elements such as Nb and Mo should be as low as possible.
[0005]関連する技術分野の製品においてしばしば遭遇する、熱処理を行う間の大きな微結晶の成長は、リボン状の材料においては緩和されるが、積層した磁心またはトロイド状の磁心(トロイダルコア)のような大きな寸法を有する磁心においては、均一な熱処理が保証されなければならない。 [0005] The growth of large microcrystals during heat treatment, often encountered in products of the relevant technical field, is mitigated in ribbon-like materials, but in laminated or toroidal cores (toroidal cores). For magnetic cores with such large dimensions, uniform heat treatment must be guaranteed.
[0006]従って、本発明の一つの側面は、合金の熱処理を行う際の加熱速度を増大させ、それによりナノ結晶化材料における鉄心損失のような磁気損失を低減し、改善した性能を有する磁性部材が得られるようなプロセスを開発することである。 [0006] Therefore, one aspect of the present invention is to increase the heating rate during heat treatment of the alloy, thereby reducing magnetic loss such as iron core loss in nanocrystallized materials and having improved performance. It is to develop a process that can obtain the parts.
[0007]本発明の一つの主要な側面は、発電や管理における変圧器や誘導磁力計において磁心を使用する目的で、本発明の態様における最適に熱処理された合金をベースとする磁心を提供することである。 [0007] One major aspect of the present invention is to provide an optimally heat treated alloy-based magnetic core according to aspects of the invention for the purpose of using the magnetic core in transformers and induction magnetometers in power generation and management. That is.
[0008]前の段落で説明した成分元素の全ての効果を考慮すると、合金は、FeCuxBySizの化学組成を有することができ、ここで、0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0<z≦10、10≦(y+z)≦24であり、数値は原子パーセントであり、そして残部はFeおよび本開示において後に説明する様々な選択元素の添加物である。この合金は、例えば、米国特許4142571号において教示される急速凝固方法によってリボン状に鋳造することができる。
[0008] Considering all the effects of the component elements described in the previous paragraph, the alloy may have a chemical composition of FeCu x B y Si z, where, 0.6 ≦ x <1.2, 10 ≦ y ≦ 20, 0 <z ≦ 10, 10 ≦ (y + z) ≦ 24, the numerical value is atomic percent, and the balance is Fe and additives of various selective elements described later in the present disclosure. The alloy can be cast into a ribbon , for example, by the rapid solidification method taught in US Pat. No. 4,142,571.
[0009]前の段落で示した化学組成を有する急速凝固したリボンは、最初に450℃と550℃の間の温度でこのリボンを金属またはセラミックの表面に直接接触させ、次いで、10℃/秒よりも大きな加熱速度で300℃を超えるまでリボンを急速加熱することによって熱処理することができる。
[0009] A rapidly solidified ribbon with the chemical composition shown in the previous paragraph first brings the ribbon into direct contact with a metal or ceramic surface at a temperature between 450 ° C and 550 ° C, then 10 ° C / sec. The heat treatment can be performed by rapidly heating the ribbon to above 300 ° C. at a higher heating rate.
[0010]前の段落の熱処理は、想定される用途に応じて、ゼロの磁界の中か、あるいはリボンの長さまたは幅の方向に沿って加えられる所定の磁界の中のいずれかで行うことができる。 [0010] The heat treatment in the previous paragraph shall be performed either in a zero magnetic field or in a predetermined magnetic field applied along the length or width of the ribbon, depending on the intended use. Can be done.
[0011]上で説明した熱処理プロセスは、40nm未満の平均の粒子サイズを有するナノ結晶が非晶質のマトリックスの中に分散していて、そしてそれらのナノ結晶が30容積パーセントよりも多くを占めるような局所的構造を生成する。 [0011] In the heat treatment process described above, nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm are dispersed in an amorphous matrix, and those nanocrystals occupy more than 30 volume percent. To generate such a local structure.
[0012]前の段落に係る熱処理したリボンは、80A/mにおいて1.6Tを超える磁気誘導、1.7Tを超える飽和磁気誘導および6.5A/m未満の保磁力HCを有する。加えて、この熱処理したリボンは1.6Tおよび50Hzにおいて0.4W/kg未満の鉄心損失および1.6Tおよび60Hzにおいて0.55W/kg未満の鉄心損失を示した。 [0012] heat-treated ribbon according to the previous paragraph, the magnetic induction of more than 1.6T at 80A / m, has a coercive force H C of less than saturation induction and 6.5A / m exceeds 1.7 T. In addition, this heat treated ribbon exhibited a core loss of less than 0.4 W / kg at 1.6 T and 50 Hz and a core loss of less than 0.55 W / kg at 1.6 T and 60 Hz.
[0013]熱処理したリボンはトロイド状の磁心になるように巻かれ、次いで、リボンの長さ方向に沿って加えられる磁界を伴って、あるいは磁界を伴わずに、400℃〜500℃において1分〜8時間にわたって熱処理されうる。このような磁界を伴う焼鈍の手順は、本開示において縦磁界焼鈍と呼ばれる。リボンが磁心を形成するように巻かれる場合、磁心の円周方向がリボンの長さ方向である。従って、巻かれた磁心の円周方向に沿って加えられる磁界を伴う焼鈍は、縦磁界焼鈍の一形態である。 [0013] The heat-treated ribbon is wound into a toroid-like magnetic core, and then with or without a magnetic field applied along the length direction of the ribbon, at 400 ° C. to 500 ° C. for 1 minute. It can be heat treated for ~ 8 hours. Such an annealing procedure involving a magnetic field is referred to in the present disclosure as longitudinal magnetic field annealing. When the ribbon is wound so as to form a magnetic core, the circumferential direction of the magnetic core is the length direction of the ribbon. Therefore, annealing with a magnetic field applied along the circumferential direction of the wound magnetic core is a form of longitudinal magnetic field annealing.
[0014]トロイド状の磁心は、緩めたときに10mmから200mmまでのリボン曲率半径を有することができ、そして(2−Rw/Rf)によって定義されるリボン弛緩率は0.93よりも大きいだろう。ここで、RwとRfはそれぞれ、リボンを解放する前のリボン曲率半径およびリボンが解放された後の拘束の無い状態でのリボン曲率半径である。 The toroid-like magnetic core can have a ribbon curvature radius of 10 mm to 200 mm when loosened, and the ribbon relaxation rate defined by (2-R w / R f ) is greater than 0.93. Will be big. Here, R w and R f are the radius of curvature of the ribbon before the ribbon is released and the radius of curvature of the ribbon after the ribbon is released in the unconstrained state, respectively.
[0015]トロイド状の磁心は0.7を超えるBr/B800を有することができ、ここでBrおよびB800はそれぞれ、加えた磁界が(残留磁気で)0A/mおよび800A/mのときの磁気誘導である。 [0015] The toroidic magnetic core can have Br / B 800 greater than 0.7, where Br and B 800 have applied magnetic fields of 0 A / m and 800 A / m (in residual magnetism), respectively. It is the magnetic induction at the time of.
[0016]トロイド状の磁心は、1.6Tおよび50Hzにおいて0.15W/kgから0.4W/kgまでの範囲(0.16W/kgから0.31W/kgまでの値を含む)の鉄心損失、1.6Tおよび60Hzの励起において0.2W/kgから0.5W/kgまでの範囲(0.26W/kgから0.38W/kgまでの値を含む)の鉄心損失のそれぞれを示すことができる。保磁力は4A/m未満であってもよく、また3A/m未満であってもよい。保磁力は2A/mないし4A/mの範囲(2.2A/mから3.7A/mまでの範囲の値を含む)であってもよい。 [0016] The toroid-like magnetic core has a core loss in the range of 0.15 W / kg to 0.4 W / kg (including values from 0.16 W / kg to 0.31 W / kg) at 1.6 T and 50 Hz. , Each of the core losses in the range of 0.2 W / kg to 0.5 W / kg (including values from 0.26 W / kg to 0.38 W / kg) at 1.6 T and 60 Hz excitation can be shown. it can. The coercive force may be less than 4 A / m and may be less than 3 A / m. The coercive force may be in the range of 2 A / m to 4 A / m (including values in the range of 2.2 A / m to 3.7 A / m).
[0017]トロイド状の磁心は変圧器鉄心、電気チョーク、パワーインダクタ、その他同種類のものに製作することができる。
[0018]トロイド状の磁心は、10kHzにおいて、0.1Tの磁気誘導において3W/kgの鉄心損失、0.2Tの磁気誘導において10W/kgの鉄心損失、および0.4Tの磁気誘導において28W/kgの鉄心損失を有することができる。
[0017] Toroid-like magnetic cores can be made into transformer cores, electric chokes, power inductors, and other similar types.
[0018] The toroid-like magnetic core has a core loss of 3 W / kg at 0.1 T magnetic induction, 10 W / kg core loss at 0.2 T magnetic induction, and 28 W / kg at 0.4 T magnetic induction at 10 kHz. It can have a core loss of kg.
[0019]トロイド状の磁心は、高い周波数において操作される変圧器鉄心、パワーインダクタの鉄心、その種の他のものに製作することができる。
[0020]トロイド状の磁心は、飽和磁気誘導BSに接近していて1.7Tから1.78Tまでの範囲のB800を有することができる。
[0019] Toroid-like magnetic cores can be made into transformer cores operated at high frequencies, power inductor cores, and others of that kind.
[0020] toroidal core can have a range of B 800 from 1.7T have close to the saturation induction B S to 1.78T.
[0021]リボンの長さ方向に沿って加えられる磁界がゼロのとき、トロイド状の磁心は、リボンの幅方向に沿って加えられる磁界を伴って熱処理することができる。リボンの幅方向はリボンの長さ方向に対して横断するので、この手順は本開示において横磁界焼鈍(直交磁界焼鈍)と呼ばれる。リボンの幅方向に沿う磁界を用いることによって、トロイド状の磁心のBH特性を修正することができる。この手順はトロイド状の磁心の実効透磁率を修正するために用いることができる。 [0021] When the magnetic field applied along the length of the ribbon is zero, the toroidic magnetic core can be heat treated with the magnetic field applied along the width of the ribbon. This procedure is referred to in the present disclosure as transverse magnetic field annealing (orthogonal magnetic field annealing) because the width direction of the ribbon traverses the length direction of the ribbon. By using a magnetic field along the width direction of the ribbon, the BH characteristics of the toroid-like magnetic core can be modified. This procedure can be used to modify the effective magnetic permeability of a toroid-like magnetic core.
[0022]上の段落に係るトロイド状の磁心は、例えば、大電流を伝えるパワーインダクタにおいて利用するか、また変流器において利用することができる。そのような変流器は電力量計において利用することもできる。 The toroid-like magnetic core according to the above paragraph can be used, for example, in a power inductor that carries a large current, or in a current transformer. Such current transformers can also be used in electricity meters.
[0023]本発明の第1の態様において、磁心は
で表される組成を有するナノ結晶質合金のリボンを含み、ここで0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0≦(y+z)≦24、および0≦a≦10、0≦b≦5であり、全ての数値は原子パーセントであり、そして残部はFeおよび付随的不純物であり、またAはNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWから選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、またXはRe、Y、Zn、As、In、Snおよび希土類元素から選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、ナノ結晶質合金のリボンは、40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶が非晶質のマトリックスの中に分散していて、そしてこのナノ結晶がリボンの30容積パーセントよりも多くを占めているような局所的構造を有する。組成は、本開示において論じられる組成のうちのいずれであってもよい。
[0023] In the first aspect of the present invention, the magnetic core is
Includes a ribbon of nanocrystalline alloy having the composition represented by, where 0.6 ≦ x <1.2, 10 ≦ y ≦ 20, 0 ≦ (y + z) ≦ 24, and 0 ≦ a ≦ 10, 0. ≤b ≤ 5, all numbers are atomic percentages, and the balance is Fe and incidental impurities, and A is Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Any inclusion that is at least one element selected from Ta and W, and X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In, Sn and rare earth elements. The material, nanocrystalline alloy ribbons, have nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix, and these nanocrystals make up more than 30 volume percent of the ribbon. It has a local structure that seems to occupy. The composition may be any of the compositions discussed in this disclosure.
[0024]本発明の第2の態様においては、本発明の第1の態様の磁心において、リボンは430℃から550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理を受けたものであり、熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力が加えられていて、そして巻いた磁心を形成するために、熱処理の後にリボンは巻かれている。 [0024] In a second aspect of the invention, in the magnetic core of the first aspect of the invention, the ribbon is at a temperature in the range of 430 ° C. to 550 ° C. at a heating rate of 10 ° C./sec or higher for less than 30 seconds. It has undergone heat treatment, tensions between 1 MPa and 500 MPa are applied during the heat treatment, and the ribbon is wound after the heat treatment to form a wound magnetic core.
[0025]本発明の第3の態様においては、本発明の第2の態様の磁心において、磁心は、磁心の円周方向に沿って加えられる4kA/m未満の磁界において、400℃から500℃までの温度において1.8ks(キロ秒)〜10.8ksにわたって、巻いた形でさらに熱処理されたものである。 [0025] In the third aspect of the present invention, in the magnetic core of the second aspect of the present invention, the magnetic core is applied at a magnetic field of less than 4 kA / m applied along the circumferential direction of the magnetic core, and has a temperature of 400 ° C. to 500 ° C. It is further heat-treated in a rolled form over 1.8 ks (kiloseconds) to 10.8 ks at temperatures up to.
[0026]本発明の第4の態様においては、本発明の第1から第3までの態様のいずれかの磁心において、磁心は巻いた磁心であり、磁心の丸い部分は緩めたときに曲率半径が10mmと200mmの間になるリボンで構成されていて、そして磁心の丸い部分は、(2−Rw/Rf)によって定義されるリボン弛緩率が0.93よりも大きくなるものであり、ここで、RwとRfはそれぞれ、リボンを解放する前のリボン曲率半径およびリボンが解放された後の拘束の無い状態でのリボン曲率半径である。 [0026] In the fourth aspect of the present invention, in any of the first to third aspects of the present invention, the magnetic core is a wound magnetic core, and the round portion of the magnetic core has a radius of curvature when loosened. Consists of a ribbon with a radius between 10 mm and 200 mm, and the rounded portion of the magnetic core is one in which the ribbon relaxation rate defined by (2-R w / R f) is greater than 0.93. Here, R w and R f are the radius of curvature of the ribbon before the ribbon is released and the radius of curvature of the ribbon after the ribbon is released in the unconstrained state, respectively.
[0027]本発明の第5の態様においては、本発明の第2から第4までの態様のいずれかの磁心において、ナノ結晶質合金のリボンは、10℃/秒よりも大きな平均の加熱速度で、室温から430℃を超えて550℃未満の所定の保持温度まで熱処理されていて、このとき保持時間は30秒未満である。 [0027] In a fifth aspect of the invention, in the magnetic core of any of the second to fourth aspects of the invention, the nanocrystalline alloy ribbon has an average heating rate greater than 10 ° C./sec. The heat treatment is performed from room temperature to a predetermined holding temperature of more than 430 ° C. and lower than 550 ° C., and the holding time is less than 30 seconds at this time.
[0028]本発明の第6の態様においては、本発明の第2から第4までの態様のいずれかの磁心において、ナノ結晶質合金のリボンは、10℃/秒よりも大きな平均の加熱速度で、300℃から450℃を超えて520℃未満の所定の保持温度まで熱処理されていて、このとき保持時間は30秒未満である。 [0028] In a sixth aspect of the invention, in any of the magnetic cores of any of the second to fourth aspects of the invention, the nanocrystalline alloy ribbon has an average heating rate greater than 10 ° C./sec. The heat treatment is performed from 300 ° C. to a predetermined holding temperature of more than 450 ° C. and less than 520 ° C., and the holding time is less than 30 seconds at this time.
[0029]本発明の第7の態様においては、本発明の第6の態様の磁心において、磁心を構成するプロセスにおける保持時間は20秒未満である。
[0030]本発明の上記の第1から第7までの態様の磁心は、電力分配用変圧器である装置において利用することができる。本発明の上記の第1から第7までの態様の磁心は、2A/mないし4A/mの範囲の保磁力を有することができる。本発明の上記の第1から第7までの態様の磁心は、電力分配用変圧器または商業用および高周波数において稼働される電力管理のための誘導磁力計である装置において利用することができ、それらの磁心は2A/mないし4A/mの範囲の保磁力を有し、また60Hzおよび1.6Tにおいて0.2W/kg〜0.5W/kgの鉄心損失、および50Hzおよび1.6Tにおいて0.15W/kg〜0.4W/kgの鉄心損失を有し、また1.7Tを超えるB800を有することができる。本発明の上記の第1から第7までの態様の磁心は、商業用および高周波数において稼働される電力管理のための誘導磁力計またはパワーエレクトロニクスにおいて用いられる変圧器である装置において利用することができ、それらの磁心は10kHzおよび0.5Tの動作誘導レベルにおいて30W/kg未満の鉄心損失を有し、また1.7Tを超えるB800を有する。
[0029] In the seventh aspect of the present invention, in the magnetic core of the sixth aspect of the present invention, the holding time in the process of forming the magnetic core is less than 20 seconds.
[0030] The magnetic core according to the first to seventh aspects of the present invention can be used in an apparatus that is a power distribution transformer. The magnetic core according to the first to seventh aspects of the present invention can have a coercive force in the range of 2 A / m to 4 A / m. The magnetic cores of the first to seventh aspects of the present invention can be used in devices such as power distribution transformers or inductive magnetometers for power management operating in commercial and high frequencies. Their magnetometers have a coercive force in the range of 2A / m to 4A / m, a core loss of 0.2W / kg to 0.5W / kg at 60Hz and 1.6T, and 0 at 50Hz and 1.6T. It can have a core loss of .15 W / kg to 0.4 W / kg and also have a B 800 greater than 1.7 T. The magnetic cores of the first to seventh aspects of the present invention can be utilized in devices that are transformers used in induction magnetometers or power electronics for power management operating at commercial and high frequencies. Yes, their magnets have a core loss of less than 30 W / kg at operating induction levels of 10 kHz and 0.5 T, and a B 800 of more than 1.7 T.
[0031]本発明のさらなる態様において、磁心を製造する方法には以下のことが含まれる:非晶質合金のリボンを430℃から550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理して、この熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力が加えられ、リボンは
で表される組成を有し、ここで0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0≦(y+z)≦24、および0≦a≦10、0≦b≦5であり、全ての数値は原子パーセントであり、そして残部はFeおよび付随的不純物であり、またAはNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWから選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、またXはRe、Y、Zn、As、In、Snおよび希土類元素から選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、そして熱処理の後にリボンを巻いて、それにより巻き磁心を形成する。
[0031] In a further aspect of the invention, the method of making a magnetic core includes: heating an amorphous alloy ribbon at a temperature in the range of 430 ° C. to 550 ° C. at a heating rate of 10 ° C./sec or higher. Heat treatment was performed for less than 30 seconds, and during this heat treatment, tension between 1 MPa and 500 MPa was applied, and the ribbon was
It has a composition represented by, where 0.6 ≦ x <1.2, 10 ≦ y ≦ 20, 0 ≦ (y + z) ≦ 24, and 0 ≦ a ≦ 10, 0 ≦ b ≦ 5. All numbers are atomic percentages, and the balance is Fe and incidental impurities, and A is selected from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W. Any inclusion that is at least one element, and X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In, Sn and rare earth elements, and for heat treatment. Later, the ribbon is wound, thereby forming a wound core.
[0032]本発明のさらなる態様において、磁心は、0.6ないし1.2原子パーセントの量のCu、10ないし20原子パーセントの量のB、および0原子パーセントよりも多く10原子パーセントまでの量のSi(BとSiは10ないし24原子パーセントの合わせた含有量を有する)を含む鉄基合金の組成を有するナノ結晶質合金のリボンを含み、このナノ結晶質合金のリボンは、40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶が非晶質のマトリックスの中に分散していて、そしてこのナノ結晶がリボンの30容積パーセントよりも多くを占めているような局所的構造を有する。磁心は、上で論じた第1から第7までの態様について上で説明した(磁気特性を含めた)特徴あるいは本開示の他の部分で説明する特徴のうちの一つ以上を含むか、あるいは満たしていてもよい。 [0032] In a further aspect of the invention, the magnetic core is composed of 0.6 to 1.2 atomic percent of Cu, 10 to 20 atomic percent of B, and more than 0 atomic percent to 10 atomic percent. Includes a nanocrystalline alloy ribbon having a composition of an iron-based alloy containing Si (B and Si have a combined content of 10 to 24 atomic percent), and the nanocrystalline alloy ribbon is less than 40 nm. Nanocrystals of average particle size are dispersed in an amorphous matrix, and have a local structure such that the nanocrystals occupy more than 30 volume percent of the ribbon. The magnetic core comprises one or more of the features described above (including magnetic properties) for the first to seventh aspects discussed above or those described elsewhere in the present disclosure. It may be satisfied.
[0033]本発明のさらなる態様において、ナノ結晶質合金のリボンは、
で表される合金組成を有し、ここで0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0<z≦10、10≦(y+z)≦24、0≦a≦10、0≦b≦5、そして残部はFeおよび付随的不純物であり、またAはNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、AuおよびAgから選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、またXはRe、Y、Zn、As、In、Snおよび希土類元素から選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、全ての数値は原子パーセントであり、またこのリボンは非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を有する局所的構造を有し、ナノ結晶はリボンの30容積パーセントよりも多くを占めていて、そしてリボンは少なくとも200mmのリボン曲率半径を有する。磁心は、上で論じた第1から第7までの態様について上で説明した(磁気特性を含めた)特徴あるいは本開示の他の部分で説明する特徴のうちの一つ以上を含むか、あるいは満たしていてもよい。
[0033] In a further aspect of the invention, the nanocrystalline alloy ribbon
It has an alloy composition represented by, where 0.6 ≦ x <1.2, 10 ≦ y ≦ 20, 0 <z ≦ 10, 10 ≦ (y + z) ≦ 24, 0 ≦ a ≦ 10, 0 ≦ b ≦ 5, and the balance is Fe and ancillary impurities, and A is from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au and Ag. Any inclusion that is at least one element of choice, and X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In, Sn and rare earth elements. All numbers are atomic percent, and the ribbon has a local structure with nanocrystals of average particle size less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix, the nanocrystals being 30 of the ribbon. It occupies more than a percentage of volume, and the ribbon has a ribbon radius of curvature of at least 200 mm. The magnetic core comprises one or more of the features described above (including magnetic properties) for the first to seventh aspects discussed above or those described elsewhere in the present disclosure. It may be satisfied.
[0034]実施態様についての以下の詳細な説明および添付する図面について論究することによって、本発明はより十分に理解され、またさらなる利点が明らかになるだろう。
[0047]本発明の態様において用いられる延性金属のリボンは、米国特許4142571号に記載された急速凝固方法によって鋳造することができる。リボンの形状は、リボンを製造した後の熱処理に適していて、この熱処理は鋳造したリボンの磁気特性を制御するために用いられる。
The ductile metal ribbon used in aspects of the present invention can be cast by the rapid solidification method described in US Pat. No. 4,142,571. The shape of the ribbon is suitable for heat treatment after the ribbon is manufactured, and this heat treatment is used to control the magnetic properties of the cast ribbon.
[0048]本発明の態様において用いられるリボンのこの組成は、0.6ないし1.2原子パーセントの量のCu、10ないし20原子パーセントの量のB、および0原子パーセントよりも多く10原子パーセントまでの量のSi(BとSiの合わせた含有量は10ないし24原子パーセントの範囲である)を含む鉄基合金の組成とすることができる。この合金はまた、Ni、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、AuおよびAgの群から選択される少なくとも一つの元素を0.01〜10原子パーセントまでの量で含んでいてもよい(この範囲には0.01〜3原子%および0.01〜1.5原子%の範囲の値といった値が含まれる)。組成の中にNiが含まれるとき、Niは0.1〜2または0.5〜1原子パーセントの範囲であってもよい。Coが含まれるとき、Coは0.1〜2または0.5〜1原子パーセントの範囲で含まれていてもよい。Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWの群から選択される元素が含まれるとき、これらの元素の合計の含有量は、合計で0.4原子パーセント未満(これには0.3未満および0.2未満のいかなる値も含まれる)のいかなる値であってもよい。この合金はまた、Re、Y、Zn、As、In、Sn、および希土類元素の群から選択される少なくとも一つの元素を5原子パーセント以下および未満の任意の値の量で含んでいてもよい(これには2、1.5および1原子パーセント以下および未満の値も含まれる)。 [0048] This composition of the ribbon used in aspects of the present invention comprises 0.6 to 1.2 atomic percent Cu, 10 to 20 atomic percent B, and 10 atomic percent greater than 0 atomic percent. The composition of the iron-based alloy may contain up to an amount of Si (the combined content of B and Si is in the range of 10 to 24 atomic percent). The alloy also contains 0.01 at least one element selected from the group Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au and Ag. It may be included in an amount of up to 10 atomic percent (this range includes values in the range 0.01-3 atomic% and 0.01-1.5 atomic%). When Ni is included in the composition, Ni may be in the range of 0.1-2 or 0.5-1 atomic percent. When Co is included, Co may be contained in the range of 0.1 to 2 or 0.5 to 1 atomic percent. When elements selected from the group Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W are included, the total content of these elements is less than 0.4 atomic percent in total (0.3 for this). It may be any value (including any value less than or less than 0.2). The alloy may also contain at least one element selected from the group of Re, Y, Zn, As, In, Sn, and rare earth elements in an amount of any value less than or equal to 5 atomic percent (5 atomic percent or less). This includes values below and below 2, 1.5 and 1 atomic percent).
[0049]Ni、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、AuおよびAgの群から選択される少なくとも一つの元素についての上述した範囲(これにはCoおよびNiについての個々の所定の範囲も含まれる)の各々は、Re、Y、Zn、As、In、Sn、および希土類元素の群から選択される少なくとも一つの元素についての上記の所定の範囲の各々と共存していてもよい。上で論じたものを含めて、組成の変形のいずれにおいても、Feならびに全ての付随的または不可避の不純物は、100の合計の原子パーセントを構成するための残部の構成要素であるか、または実質的に構成要素となりうる。上記の組成の構成のいずれにおいても、Pの元素は合金組成から排除されうる。組成の構成の全ては、Feの含有量が少なくとも75、77または78原子パーセントの量であることを条件として、実施することができる。 [0049] The aforementioned range for at least one element selected from the group Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au and Ag ( Each of the individual predetermined ranges for Co and Ni) described above for at least one element selected from the group of Re, Y, Zn, As, In, Sn, and rare earth elements. It may coexist with each of the predetermined ranges. In any of the compositional variations, including those discussed above, Fe and all incidental or unavoidable impurities are the remaining constituents or substantial to make up the total atomic percent of 100. Can be a component. In any of the above compositional configurations, the element P can be excluded from the alloy composition. All compositional configurations can be carried out provided that the Fe content is at least 75, 77 or 78 atomic percent.
[0050]本発明の態様に適した一つの組成範囲の例は、80〜82原子%のFe、0.8〜1.1原子%または0.9〜1.1原子%のCu、3〜5原子%のSi、12〜15原子%のB、およびNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、AuおよびAgの群から選択される一つ以上の元素で構成されるものを合わせて0〜0.5原子%であり、上述した原子パーセントは、付随的または不可避の不純物は別として、合計で100原子%となるように選択される。 [0050] Examples of one composition range suitable for aspects of the present invention are 80-82 atomic% Fe, 0.8-1.1 atomic% or 0.9-1.1 atomic% Cu, 3-. Select from the group of 5 atomic% Si, 12-15 atomic% B, and Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au and Ag. The total of those composed of one or more elements to be formed is 0 to 0.5 atomic%, and the above-mentioned atomic percentage is 100 atomic% in total, apart from incidental or unavoidable impurities. Be selected.
[0051]合金の組成は、前の二つの段落において具体的に列挙した所定の範囲の元素ならびに付随的不純物だけから成るか、あるいは本質的に成っていてもよい。合金の組成はまた、Fe、Cu、B、およびSiの元素の(これら特定の元素についての)上記の所定の範囲ならびに付随的不純物だけから成るか、あるいは本質的に成っていてもよい。実際的に不可避な不純物を含めて、いかなる付随的不純物の存在も、ここで権利請求するいかなる組成によっても排除されない。選択成分(Ni、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、Au、Ag、Re、Y、Zn、As、In、Sn、および希土類元素)のいずれかが存在する場合、それらは少なくとも0.01原子%の量で存在しうる。 [0051] The composition of the alloy may consist solely of, or essentially consist of, a range of elements and ancillary impurities specifically listed in the previous two paragraphs. The composition of the alloy may also consist, or essentially consist, of the above-mentioned predetermined ranges (for these particular elements) of the elements Fe, Cu, B, and Si, as well as incidental impurities. The presence of any incidental impurities, including practically unavoidable impurities, is not excluded by any composition claimed herein. Selective components (Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au, Ag, Re, Y, Zn, As, In, Sn, and rare earth elements. ), They can be present in an amount of at least 0.01 atomic%.
[0052]本発明の態様において、リボンの化学組成は、Fe100−x−y−zCuxBySizで表すことができて、ここで、0.6≦x<1.2、10≦y≦20、および10≦(y+z)≦24であり、これらの数値は原子パーセントである。本発明の態様に係るこれらの合金は、本出願においてはQタイプの合金と呼ばれる。 [0052] In an embodiment of the present invention, the chemical composition of the ribbon is can be represented by Fe 100-x-y-z Cu x B y Si z, where, 0.6 ≦ x <1.2,10 ≦ y ≦ 20 and 10 ≦ (y + z) ≦ 24, and these numerical values are atomic percentages. These alloys according to aspects of the present invention are referred to as Q-type alloys in this application.
[0053]0.6≦x<1.2のCu含有量が用いられるが、その理由は、x≧1.2の場合、Cu原子が形成するクラスターはbccFeの微細な結晶質粒子のための種として役立つからである。そのようなクラスターのサイズは熱処理したリボンの磁気特性に影響を及ぼしたが、そのサイズを制御するのは困難であった。従って、xは1.2原子パーセント未満になるように設定される。熱処理によってリボンにナノ結晶化を誘導するためには特定の量のCuが必要であったため、それはCu≧0.6と決定された。 A Cu content of 0.6 ≤ x <1.2 is used because when x ≥ 1.2, the clusters formed by the Cu atoms are for fine crystalline particles of bccFe. This is because it serves as a seed. The size of such clusters affected the magnetic properties of the heat-treated ribbon, but its size was difficult to control. Therefore, x is set to be less than 1.2 atomic percent. Since a specific amount of Cu was required to induce nanocrystallization on the ribbon by heat treatment, it was determined that Cu ≥ 0.6.
[0054]非晶質のFe-B-Siマトリックスにおける混合の正の熱(positive heat)のために、Cu原子は密集して、マトリックスとCuクラスター相の間の境界エネルギーを低下させる傾向があった。関連する技術分野の合金において、合金中でのCu原子の拡散を制御するために、PやNbなどの元素が添加された。これらの元素は熱処理したリボンにおける飽和磁気誘導を低下させたので、本発明の態様においては合金中で排除するか、または最小限にしてもよい。これらの元素を有する関連する技術分野の合金は、本開示においてはPタイプの合金に分類される。従って、PおよびNbの元素のいずれか一方または両者は合金中に存在しなくてもよいか、あるいは、偶発的または不可避的な量を除けば存在しなくてもよい。あるいは、Pが存在しない代わりに、Pは本明細書で論じている最小限の量で含まれていてもよい。 [0054] Due to the positive heat of mixing in the amorphous Fe-B-Si matrix, Cu atoms tend to be dense and reduce the boundary energy between the matrix and the Cu cluster phase. It was. In alloys of related technical fields, elements such as P and Nb have been added to control the diffusion of Cu atoms in the alloy. Since these elements reduced the saturated magnetic induction in the heat treated ribbon, they may be eliminated or minimized in the alloy in aspects of the invention. Alloys in the relevant technical field having these elements are classified as P-type alloys in the present disclosure. Thus, either or both of the elements P and Nb may not be present in the alloy, or may be absent except in accidental or unavoidable amounts. Alternatively, instead of the absence of P, P may be included in the minimum amount discussed herein.
[0055]上で説明したように合金にPまたはNbを添加することによってCuの拡散を制御する代わりに、リボンを急速に加熱することによってCu原子が拡散するのに十分な時間を与えないようなやり方で、熱処理のプロセスが修正される。 [0055] Instead of controlling the diffusion of Cu by adding P or Nb to the alloy as described above, the rapid heating of the ribbon does not give sufficient time for the Cu atoms to diffuse. The process of heat treatment is modified in a straightforward manner.
[0056]前に提示したFe100−x−y−zCuxBySiz(0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0<z≦10、10≦(y+z)≦24)という組成において、bcc-Feのナノ結晶を含む熱処理した合金において1.7Tよりも大きな飽和磁気誘導を達成するために、(このような飽和磁気誘導が望ましい場合は)Feの含有量は、75原子パーセント、好ましくは77原子パーセント、より好ましくは78原子パーセントを超えるか、あるいは少なくともこれらの値であるべきである。Feの含有量が1.7Tを超える飽和磁気誘導を達成するのに十分である限りは、Feの原材料の中に通常見いだされる付随的不純物は許容可能であった。75、77または78原子パーセントよりも多いFeのこれらの量は、以下で論じるNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、Au、およびAgの含有物、およびRe、Y、Zn、As、In、Sn、および希土類元素の含有物とは無関係に、本開示のいかなる組成においても実施することができる。 [0056] previously presented Fe 100-x-y-z Cu x B y Si z (0.6 ≦ x <1.2,10 ≦ y ≦ 20,0 <z ≦ 10,10 ≦ (y + z) ≦ In the composition 24), in order to achieve saturated magnetic induction greater than 1.7T in the heat treated alloy containing nanocrystals of bcc-Fe, the Fe content (if such saturated magnetic induction is desirable) is , 75 atomic percent, preferably 77 atomic percent, more preferably more than 78 atomic percent, or at least these values. Ancillary impurities commonly found in Fe raw materials were acceptable as long as the Fe content was sufficient to achieve saturated magnetic induction above 1.7 T. These amounts of Fe greater than 75, 77 or 78 atomic percent include Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au, discussed below. And Ag inclusions, and independent of the inclusions of Re, Y, Zn, As, In, Sn, and rare earth elements, can be carried out in any composition of the present disclosure.
[0057]前に提示したFe100−x−y−zCuxBySiz(0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0<z≦10、10≦(y+z)≦24)という組成において、Fe100−x−y−z によって示されるFeの含有量の0.01原子パーセントから10原子パーセントまで、好ましくは0.01〜3原子パーセントまで、最も好ましくは0.01〜1.5原子パーセントまでは、Ni、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、Au、およびAgの群から選択される少なくとも一つで置換されていてもよい。Ni、Mn、Co、VおよびCrなどの元素は熱処理したリボンの非晶質相の中で合金化する傾向があり、その結果、微細な粒子サイズを有するFeに富むナノ結晶が生じ、ひいては飽和磁気誘導を増大させ、そして熱処理したリボンの軟磁性を向上させる。これらの元素の存在は(以下で論じる個々の元素の範囲を含めて)、75、77または78原子パーセントよりも多い量である合計のFe含有量との組み合わせにおいて存在してもよい。 [0057] previously presented Fe 100-x-y-z Cu x B y Si z (0.6 ≦ x <1.2,10 ≦ y ≦ 20,0 <z ≦ 10,10 ≦ (y + z) ≦ In the composition 24), the Fe content represented by Fe 100-x-yz is from 0.01 atomic percent to 10 atomic percent, preferably from 0.01 to 3 atomic percent, most preferably 0.01. Up to 1.5 atomic percent at least one selected from the group Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au, and Ag. It may be replaced with. Elements such as Ni, Mn, Co, V and Cr tend to alloy in the amorphous phase of the heat treated ribbon, resulting in Fe-rich nanocrystals with fine particle size and thus saturation. Increases magnetic induction and improves the soft magnetism of the heat treated ribbon. The presence of these elements (including the range of individual elements discussed below) may be present in combination with a total Fe content that is greater than 75, 77 or 78 atomic percent.
[0058]上述したFeの置換元素であるNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、Au、およびAgのうち、CoとNiの添加はCu含有量を増大させ、その結果、熱処理したリボンにおいて微細なナノ結晶を生じさせ、ひいては、リボンの軟磁性を改善した。Niの場合、その含有量は好ましくは0.1原子パーセントから2原子パーセントまで、より好ましくは0.5ないし1原子パーセントであった。Niの含有量が0.1原子パーセント未満のとき、リボンの加工適正が劣った。Niの含有量が2原子パーセントを超えると、リボンにおける飽和磁気誘導と保磁力が低下した。Coの添加の場合、Coの含有量は好ましくは0.1原子パーセントと2原子パーセントの間であり、より好ましくは0.5原子パーセントと1原子パーセントの間であった。 [0058] Of the above-mentioned Fe substitution elements Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au, and Ag, Co and Ni The addition increased the Cu content, resulting in fine nanocrystals in the heat-treated ribbon, which in turn improved the soft magnetism of the ribbon. In the case of Ni, its content was preferably from 0.1 atomic percent to 2 atomic percent, more preferably 0.5 to 1 atomic percent. When the Ni content was less than 0.1 atomic percent, the processing suitability of the ribbon was inferior. When the Ni content exceeded 2 atomic percent, the saturated magnetic induction and coercive force in the ribbon decreased. In the case of the addition of Co, the Co content was preferably between 0.1 and 2 atomic percent, more preferably between 0.5 and 1 atomic percent.
[0059]さらに、上述したFeの置換元素であるNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、P、C、Au、およびAgのうち、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWなどの元素は熱処理したリボンの非晶質相の中で合金化する傾向があり、非晶質相の安定性に寄与し、また熱処理したリボンの軟磁性を改善した。しかし、これらの元素の原子サイズはFeのような他の遷移金属よりも大きく、それらの含有量が多い場合は、熱処理したリボンにおける軟磁性は低下した。従って、これらの元素の含有量は0.4原子パーセント未満であることが好ましかった。それらの含有量は、合計で好ましくは0.3原子パーセント未満、またはより好ましくは0.2原子パーセント未満であった。 [0059] Further, among the above-mentioned Fe substitution elements Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au, and Ag, Ti, Elements such as Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W tend to alloy in the amorphous phase of the heat-treated ribbon, contributing to the stability of the amorphous phase and the softness of the heat-treated ribbon. Improved magnetism. However, the atomic size of these elements is larger than that of other transition metals such as Fe, and when their content is high, the soft magnetism of the heat-treated ribbon is reduced. Therefore, the content of these elements was preferably less than 0.4 atomic percent. Their total content was preferably less than 0.3 atomic percent, or more preferably less than 0.2 atomic percent.
[0060]前に提示したFe100−x−y−zCuxBySiz(0.6≦x<1.2、10≦y≦20、0<z≦10、10≦(y+z)≦24)という組成において、Fe100−x−y−z によって示されるFeの5原子パーセント未満、より好ましくは2原子パーセント未満はRe、Y、Zn、As、In、Sn、および希土類元素の群からの一つで置換されてもよい。高い飽和磁気誘導が望ましいときは、これらの元素の含有量は好ましくは1.5原子パーセント未満、より好ましくは1.0原子パーセント未満であった。 [0060] previously presented Fe 100-x-y-z Cu x B y Si z (0.6 ≦ x <1.2,10 ≦ y ≦ 20,0 <z ≦ 10,10 ≦ (y + z) ≦ In the composition 24), less than 5 atomic percent, more preferably less than 2 atomic percent of Fe, as indicated by Fe 100-x-yz , comes from the group of Re, Y, Zn, As, In, Sn, and rare earth elements. It may be replaced with one of. When high saturated magnetic induction was desired, the content of these elements was preferably less than 1.5 atomic percent, more preferably less than 1.0 atomic percent.
[0061]上述した組成のリボンを、以下で説明する最初の熱処理に供することができる。リボンは10℃/秒を超える加熱速度で所定の保持温度まで加熱される。保持温度が300℃に近いとき、加熱速度は概して10℃/秒を超えなければならない。というのは、それは熱処理したリボンにおける磁気特性にかなり影響を及ぼすからである。保持温度は(Tx2−50)℃を超えることが好ましく、ここで、Tx2は結晶質の粒子が析出した温度である。保持温度は430℃よりも高いことが好ましい。温度Tx2は市販の示差走査熱量計(DSC)によって決定することができる。本発明の態様の合金は、加熱すると二つの特性温度を伴って二段階で結晶化する。高い方の特性温度において、二次結晶相が析出し始め、本開示においてはこの温度がTx2と呼ばれる。保持温度が430℃よりも低いとき、析出とそれに続く微細な結晶粒子の成長は十分なものではなかった。しかし、最も高い保持温度は530℃よりも低く、この温度は本発明の態様の合金のTx2に相当する。保持時間は30秒未満であることが好ましく、より好ましくは20秒未満、最も好ましくは10秒未満であった。上のプロセスの幾つかの例を実施例1および2に提示する。 [0061] The ribbon of the composition described above can be subjected to the first heat treatment described below. The ribbon is heated to a predetermined holding temperature at a heating rate of over 10 ° C./sec. When the holding temperature is close to 300 ° C, the heating rate should generally exceed 10 ° C / sec. This is because it significantly affects the magnetic properties of the heat treated ribbon. Holding temperature is preferably greater than (T x2 -50) ℃, where, T x2 is the temperature at which particles of crystalline precipitated. The holding temperature is preferably higher than 430 ° C. The temperature T x 2 can be determined by a commercially available differential scanning calorimetry (DSC). When heated, the alloy of the embodiment of the present invention crystallizes in two steps with two characteristic temperatures. At the higher characteristic temperature, the secondary crystal phase begins to precipitate, and this temperature is referred to as Tx2 in the present disclosure. When the holding temperature was lower than 430 ° C., the precipitation followed by the growth of fine crystal particles was not sufficient. However, the highest holding temperature is lower than 530 ° C., which corresponds to T x 2 of the alloy of the embodiment of the present invention. The holding time was preferably less than 30 seconds, more preferably less than 20 seconds, and most preferably less than 10 seconds. Some examples of the above process are presented in Examples 1 and 2.
[0062]上の段落の熱処理したリボンは巻かれて磁心にされ、これは次に400℃と500℃の間で900秒と10.8ksの間の時間、熱処理された。応力の除去が十分になされるように、熱処理の時間は好ましくは900秒よりも長く、より好ましくは1.8ksよりも長かった。より高い生産性が望まれる場合は、熱処理の時間は10.8ks未満であり、好ましくは5.4ks未満であった。この追加のプロセスは熱処理したリボンの磁気特性を均質化することが見いだされた。実施例3は上で説明したプロセスによって得られた結果(図4)の幾つかを示す。 The heat-treated ribbon in the above paragraph was rolled into a magnetic core, which was then heat treated between 400 ° C and 500 ° C for 900 seconds and 10.8 ks. The heat treatment time was preferably longer than 900 seconds, more preferably longer than 1.8 ks so that the stress was sufficiently relieved. If higher productivity was desired, the heat treatment time was less than 10.8 ks, preferably less than 5.4 ks. This additional process was found to homogenize the magnetic properties of the heat treated ribbon. Example 3 shows some of the results (FIG. 4) obtained by the process described above.
[0063]熱処理のプロセスにおいて、リボンに磁気異方性を誘起させるために磁界が加えられた。加えられた磁界はリボンを磁気的に飽和させるのに十分なほどに高いものであったが、それは好ましくは0.8kA/mよりも高かった。加えられた磁界はDC(直流)、AC(交流)またはパルスの形のいずれかであった。熱処理を行う間に加えられた磁界の方向は、四角形、円形または線形のBHループの必要性に応じて予め決定された。加えた磁界がゼロのとき、50%〜70%の中程度の角形比を伴うBH挙動が生じた。磁気異方性は磁性材料において磁気損失のような磁気的性能を制御するのに重要な因子であり、本発明の態様の合金の熱処理によって磁気異方性を制御するのが容易であることが有利であった。 [0063] In the process of heat treatment, a magnetic field was applied to induce magnetic anisotropy in the ribbon. The applied magnetic field was high enough to magnetically saturate the ribbon, but it was preferably higher than 0.8 kA / m. The applied magnetic field was either in the form of DC (direct current), AC (alternating current) or pulse. The direction of the magnetic field applied during the heat treatment was predetermined depending on the need for a square, circular or linear BH loop. When the applied magnetic field was zero, BH behavior with a moderate square ratio of 50% to 70% occurred. Magnetic anisotropy is an important factor in controlling magnetic performance such as magnetic loss in magnetic materials, and it is easy to control magnetic anisotropy by heat treatment of the alloy of the embodiment of the present invention. It was advantageous.
[0064]熱処理の間に適用される磁界の代わりに、機械的な張力が加えられた。これにより、熱処理したリボンにおいて張力で誘起される磁気異方性が生じた。有効な張力は1MPaよりも大きく500MPa未満であった。張力の下で熱処理したリボンについて得られたBHループの例は図1に示される。観察された局所的な磁区は図2A〜2Cおよび図3に示される。 [0064] Mechanical tension was applied instead of the magnetic field applied during the heat treatment. This resulted in tension-induced magnetic anisotropy in the heat-treated ribbon. The effective tension was greater than 1 MPa and less than 500 MPa. An example of a BH loop obtained for a ribbon heat treated under tension is shown in FIG. The observed local magnetic domains are shown in FIGS. 2A-2C and 3.
実施例1
[0065]Fe81Cu1.0Si4B14 の組成を有する急速凝固させたリボンを、490℃に加熱した30cmの長さの青銅板の上を25MPaの張力をリボンに加えながら3〜15秒にわたって移動させた。リボンが青銅板の温度である490℃に達するのに5〜6秒かかり、加熱速度は50〜100℃/秒となった。熱処理したリボンについて市販のBHループトレーサーで特徴づけを行い、その結果を図1に示す。ここで、薄い実線は鋳造したままのリボンまたは急冷したままのリボン(As-Q)についてのBHループに相当し、一方、実線、点線および半点線はそれぞれ、4.5m/分、3m/分、および1.5m/分の速度を用いて張力焼鈍(テンション・アニーリング)したリボンについてのBHループに相当する。
Example 1
[0065] A rapidly solidified ribbon having a composition of Fe 81 Cu 1.0 Si 4 B 14 is placed on a 30 cm long bronze plate heated to 490 ° C. while applying a tension of 25 MPa to the ribbon from 3 to 15 Moved over seconds. It took 5 to 6 seconds for the ribbon to reach the bronze plate temperature of 490 ° C., and the heating rate was 50 to 100 ° C./sec. The heat-treated ribbon was characterized with a commercially available BH loop tracer, and the results are shown in FIG. Here, the thin solid line corresponds to the BH loop for the as-cast ribbon or the as-quenched ribbon (As-Q), while the solid, dotted and half-dotted lines are 4.5 m / min and 3 m / min, respectively. , And corresponds to a BH loop for a ribbon that has been tension annealed using a rate of 1.5 m / min.
[0066]図2A、2Bおよび2Cは、実施例1のリボンについてKerr顕微鏡によって観察された磁区を示す。図2A、2Bおよび2Cはそれぞれ、リボンの平らな表面、凸状の表面、およびくぼんだ表面からのものである。そこで示されるように、黒い部分において白い矢印で示される磁化の方向は、黒い矢印で示される白い部分の磁化の方向とは180°違う方に向いている。図2Aと2Bは、磁気特性がリボンの幅にわたって、また長さ方向に沿って均一であることを示している。一方、図2Cに相当する圧縮した部分においては、局所的な応力が地点ごとに変化している。 [0066] Figures 2A, 2B and 2C show the magnetic domains observed by the Kerr microscope for the ribbon of Example 1. 2A, 2B and 2C are from the flat, convex and recessed surfaces of the ribbon, respectively. As shown there, the direction of magnetization indicated by the white arrow in the black portion is 180 ° different from the direction of magnetization in the white portion indicated by the black arrow. 2A and 2B show that the magnetic properties are uniform over the width of the ribbon and along the length direction. On the other hand, in the compressed portion corresponding to FIG. 2C, the local stress changes from point to point.
[0067]図3は、図2Cにおけるリボンの1、2、3、4、5および6の箇所における詳細な磁区パターンを示す。これらの磁区パターンはリボンの表面近傍での磁化の方向を示していて、これらはリボンにおける局所的な応力の分布を反映している。
[0067] FIG. 3 shows detailed magnetic domain patterns at
実施例2
[0068]熱処理したリボンは比較的平らではあったが、本発明の態様に従ってリボンの最初の熱処理を行う間にリボンに曲率半径が生じた。リボンの曲率半径R(mm)の範囲を決定するために、B80/B800 が0.90よりも大きい熱処理したリボンにおいて、B80/B800 比をリボンの曲率半径の関数として調査したが、その曲率半径は、既知の曲率半径を有する丸い表面の上に熱処理したリボンを巻きつけることによって変化した。結果を表1に示す。表1におけるデータは、B80/B800=0.0028R+0.48 でまとめている。表1におけるデータは磁心を設計するために、例えば、積層リボンから製造される磁心を設計するために用いられる。
Example 2
Although the heat treated ribbon was relatively flat, a radius of curvature was created in the ribbon during the initial heat treatment of the ribbon according to aspects of the invention. To determine the range of radius of curvature R (mm) of the ribbon, in the heat-treated ribbon is greater than B 80 / B 800 0.90, was examined B 80 / B 800 ratio as a function of the radius of curvature of the ribbon , Its radius of curvature was altered by wrapping a heat-treated ribbon over a round surface with a known radius of curvature. The results are shown in Table 1. The data in Table 1 are summarized as B 80 / B 800 = 0.0028R + 0.48. The data in Table 1 are used to design the magnetic core, for example, to design the magnetic core manufactured from the laminated ribbon.
[0069]サンプル1は実施例1における図2Aの平らなリボンの場合に相当し、磁化の分布は比較的均一であるが、大きな値のB80/B800 になり、これは好ましいものである。B80、B800およびBS(飽和磁気誘導)の量は図4Aおよび4Bにおいて確定される。図4A、4Bに示すように、B800はBS(飽和磁気誘導)に近似し、本発明の四角形のBHループ材料において、ならびに実際の適用において、B800はBSとして扱われる。図4Aおよび4Bにおいて、残留磁気誘導BrはH=0における誘導で確定される。
[0069]
実施例3
[0070]Fe81Cu1Mo0.2Si4B13.8合金のリボンのストリップサンプル(細長いサンプル)を、最初に470℃の加熱浴の中で50℃/秒よりも大きな加熱速度を用いて高温のプレートの上で15秒間焼鈍し、次いで、1.5kA/mの磁界中で430℃において5400秒にわたって二次焼鈍した。同じ化学組成のストリップの別のサンプルを、最初に481℃の加熱浴の中で50℃/秒よりも大きな加熱速度を用いて3MPaの張力を加えながら8秒間焼鈍し、次いで、1.5kA/mの磁界中で430℃において5400秒にわたって二次焼鈍した。二次焼鈍の前後にこれらのストリップについて得られたBHループの例を図4Aおよび4Bに示す。実線Aは二次焼鈍の後を、破線は最初の焼鈍の後をそれぞれ示す。B80(80A/mの磁界励起における磁気誘導)の量およびB800(800A/mにおける磁気誘導)の量も示されている。これらの量は本発明の熱処理した材料の特徴づけを行うために用いられる。示されているように、両方の線において表されている保磁力は3.8A/mであり、これは4A/mよりも小さい。曲線AについてのBr、B80、およびB800の値はそれぞれ、1.33T、1.65T、および1.67Tである。曲線BについてのBr、B80、およびB800の値はそれぞれ、0.78T、1.49T、および1.63Tである。
Example 3
[0070] Fe 81 Cu 1 Mo 0.2 Si 4 B 13.8 alloy ribbon strip samples (elongated samples) were first used in a heating bath at 470 ° C. at a heating rate greater than 50 ° C./sec. Annealed on a hot plate for 15 seconds, then secondary annealed at 430 ° C. for 5400 seconds in a magnetic field of 1.5 kA / m. Another sample of strips of the same chemical composition was first annealed in a heating bath at 481 ° C. using a heating rate greater than 50 ° C./sec for 8 seconds with a tension of 3 MPa, then 1.5 kA / sec. Secondary annealing was performed at 430 ° C. for 5400 seconds in a magnetic field of m. Examples of BH loops obtained for these strips before and after secondary annealing are shown in FIGS. 4A and 4B. The solid line A shows after the secondary annealing, and the broken line shows after the first annealing. The amount of B 80 (magnetic induction at 80 A / m magnetic field excitation) and the amount of B 800 (magnetic induction at 800 A / m) are also shown. These amounts are used to characterize the heat treated material of the present invention. As shown, the coercive force represented by both lines is 3.8 A / m, which is less than 4 A / m. Each B r, the value of B 80, and B 800 for the curve A, 1.33T, 1.65T, and is 1.67T. B r of the curve B, B 80, and each value of B 800, is 0.78T, 1.49T, and 1.63T.
実施例4
[0071]前述したFe100−x−y−zCuxBySizの組成を有するリボンを、最初に37.5mmの曲率半径を有する黄銅またはNiめっきした銅の表面にリボンを直接に接触させることによって470℃と530℃の間の温度において熱処理し、続いて0.5秒と20秒の間の接触時間で、10℃/秒よりも大きな加熱速度で300℃超にリボンを急速加熱した。得られたリボンは40mmと500mmの間の曲率半径を有していた。次いで、熱処理したリボンを巻いてトロイド状の磁心とし、これを400℃〜500℃において1.8ks〜5.4ks(キロ秒)にわたって熱処理した。
Example 4
[0071] direct contact with the ribbon ribbon having a composition of the above-mentioned Fe 100-x-y-z Cu x B y Si z, the first brass or Ni plated copper surface having a radius of curvature of 37.5mm Heat treatment at temperatures between 470 ° C and 530 ° C, followed by rapid heating of the ribbon above 300 ° C at a heating rate greater than 10 ° C / sec with a contact time between 0.5 and 20 seconds. did. The resulting ribbon had a radius of curvature between 40 mm and 500 mm. Then, the heat-treated ribbon was wound to form a toroid-like magnetic core, which was heat-treated at 400 ° C. to 500 ° C. for 1.8 ks to 5.4 ks (kiloseconds).
[0072]前の段落に係るトロイド状の磁心は、緩めたときにリボン曲率半径が10mmから200mmまでの範囲となり、そして(2−Rw/Rf)によって定義されるリボン弛緩率が0.93よりも大きいように巻かれた。ここで、RwとRfはそれぞれ、リボンを解放する前のリボン曲率半径およびリボンが解放された後の拘束の無い状態でのリボン曲率半径である。 The toroid-like magnetic core according to the previous paragraph has a ribbon curvature radius in the range of 10 mm to 200 mm when loosened, and the ribbon relaxation rate defined by (2-R w / R f) is 0. It was rolled to be larger than 93. Here, R w and R f are the radius of curvature of the ribbon before the ribbon is released and the radius of curvature of the ribbon after the ribbon is released in the unconstrained state, respectively.
[0073]外径(OD)=42.0mm〜130.5mm、内径(ID)=40.0mm〜133.0mmおよび高さ(H)=25.4mm〜50.8mmを有するトロイド状の磁心は、図5Aによって概ね特徴づけられるBHループを有する焼鈍したリボンから製造された。磁心の高さHは、合金A、BおよびCについては25.4mmであり、合金Dについては50.8mmであった。表2に挙げた合金A、B、CおよびDの化学組成はそれぞれ、Fe81Cu1Mo0.2Si4B13.8、Fe81Cu1Si4B14、Fe81.8Cu0.8Mo0.2Si4.2B13、およびFe81Cu1Nb0.2Si4B13.8であった。トロイド状の磁心の鉄心損失や励起電力などの磁気特性は、ASTMA927標準規格に従う試験方法によって特徴づけられた。Fe81Cu1Mo0.2Si4B13.8のリボンに基づく磁心について得られた励起磁束密度Bmの関数としての鉄心損失の一例を、図5Bに示す。B800、BrおよびHCなどのその他の関連する特性は、磁心のサンプルについてBHループを測定することによって決定された。
これらの特性の幾つかの例を表2に示す。
[0073] A toroid-like magnetic core having an outer diameter (OD) = 42.0 mm to 130.5 mm, an inner diameter (ID) = 40.0 mm to 133.0 mm, and a height (H) = 25.4 mm to 50.8 mm. , Manufactured from annealed ribbon with a BH loop generally characterized by FIG. 5A. The height H of the magnetic core was 25.4 mm for the alloys A, B and C and 50.8 mm for the alloy D. The chemical compositions of the alloys A, B, C and D listed in Table 2 are Fe 81 Cu 1 Mo 0.2 Si 4 B 13.8 , Fe 81 Cu 1 Si 4 B 14 and Fe 81.8 Cu 0, respectively. 8 Mo 0.2 Si 4.2 B 13 and Fe 81 Cu 1 Nb 0.2 Si 4 B 13.8 . Magnetic properties such as core loss and excitation power of the toroid-like magnetic core were characterized by test methods according to the ASTMA927 standard. An example of iron core loss as a function of the excitation magnetic flux density Bm obtained for a ribbon-based magnetic core of Fe 81 Cu 1 Mo 0.2 Si 4 B 13.8 is shown in FIG. 5B. Other relevant characteristics, such as B 800, B r and H C was determined by measuring the BH loop for the sample of the magnetic core.
Table 2 shows some examples of these properties.
[0074]図6Aおよび6Bは、最初に5MPaのリボン張力を加えながら499℃で1秒にわたって焼鈍し、そして磁心の円周方向に沿って2.2kA/mの磁界を加えながら430℃で5.4ksにわたって二次焼鈍することによって製造した表2に示すDの組成を有する合金を用いて、OD=153mm、ID=117mmおよびH=25.4mmの寸法を有する磁心から得られた磁気特性のグラフの例を示す。 [0074] FIGS. 6A and 6B are first annealed at 499 ° C. for 1 second with a ribbon tension of 5 MPa, and then 5 at 430 ° C. with a magnetic field of 2.2 kA / m along the circumferential direction of the magnetic core. Magnetic properties obtained from a magnetic core with dimensions of OD = 153 mm, ID = 117 mm and H = 25.4 mm using an alloy having the composition D shown in Table 2 produced by secondary annealing over .4 ks. An example of the graph is shown.
表2.本発明の態様のトロイド状の磁心の物理的および磁気的な特性。合金A、BおよびCについてH=25.4mm;tC=リボンの接触時間;P16/60およびP16/50はそれぞれ、1.6Tおよび60Hzと50Hzの励起における鉄心損失;Brは800A/mにおける残留磁気であり、B800は磁気誘導である。 Table 2 . Physical and magnetic properties of the toroid-like magnetic core of aspects of the present invention. Each P 16/60 and P 16/50 are core loss in the excitation of 1.6T and 60Hz and 50 Hz;; alloy A, the B and C H = 25.4mm; t C = ribbons contact time B r is 800A Remanent magnetism at / m, B 800 is magnetic induction.
[0075]表2は、本発明の態様の合金は、熱処理すると、1.70Tから1.78Tまでの範囲の飽和磁気誘導および2.2A/mから3.7A/mまでの範囲の保磁力HCを有することを示している。これらは3%ケイ素鋼についてのBS=2.0TおよびHC=8A/mと比較すべきであり、本発明の態様の合金をベースとする磁心は50Hzおよび60Hzの操作において従来のケイ素鋼の値の約1/2の鉄心損失を示すことを表している。表2におけるデータは、50Hz/1.6Tおよび60Hz/1.6Tにおいてそれぞれ、0.16W/kg〜0.31W/kgおよび0.26W/kg〜0.38W/kgの鉄心損失を与える。異なる磁気誘導のレベルにおいて50Hzおよび60Hzにおける鉄心損失は図6Aに示され、また図6Bは、低い保磁力(HC<4A/m)を伴う狭いBHループによって低い励起電力が生じることを示す。この励起電力は磁心を励起させるための最小限のエネルギーである。従って、これらの磁心は、電力変圧器および大電流を伝える誘導磁力計において用いられる磁心に適している。 [0075] In Table 2, when the alloy of the embodiment of the present invention is heat-treated, the saturated magnetic induction in the range of 1.70 T to 1.78 T and the coercive force in the range of 2.2 A / m to 3.7 A / m are shown. it has been shown to have an H C. These should be compared with the B S = 2.0 T and H C = 8A / m for a 3% silicon steel magnetic core that the alloy of the embodiment of the present invention based conventional silicon steel in the operation of 50Hz and 60Hz It shows that the iron core loss is about 1/2 of the value of. The data in Table 2 give core losses of 0.16 W / kg to 0.31 W / kg and 0.26 W / kg to 0.38 W / kg, respectively, at 50 Hz / 1.6 T and 60 Hz / 1.6 T. Core loss in the 50Hz and 60Hz in the different levels of magnetic induction is shown in FIG. 6A, and FIG. 6B shows that low excitation power by a low coercivity (H C <4A / m) narrow BH loop with the results. This excitation power is the minimum energy for exciting the magnetic core. Therefore, these magnetic cores are suitable for magnetic cores used in power transformers and induction magnetometers that transmit large currents.
実施例5
[0076]実施例4のトロイド状の磁心の高周波数磁気特性をASTM A927標準規格に従って評価した。表2からのOD=96.0mm、ID=90.0mmおよびH=25.4mmのトロイド状の磁心についての鉄心損失P(W/kg)対動作磁束Bm(T)の例を図5Bに示す。線Qによって示される本発明の態様の別の合金について得られた同様のデータを、6.5%Si鋼(線A)、非晶質Fe基合金(線B)、ナノ結晶質のFinement FT3合金(線C)および関連する技術分野のPタイプの合金(線P)についてのデータとともに図7で比較する。FT3合金は1.2Tの飽和磁気誘導を有し、これは本合金の値(1.7T〜1.78T)よりもずっと低いので、本発明の態様の合金はずっと高い動作磁気誘導において操作することができて、そのため小さな磁性部品を構築することができる。図7はまた、高周波数において0.2Tを超える動作磁気誘導のレベルについては、本発明の合金をベースとする磁心における鉄心損失は先行技術のPタイプの合金よりも低いことを示している。例えば、図7は、本発明の態様の磁心の10kHzおよび0.5Tの磁気誘導における鉄心損失は30W/kgであり、これは同じ条件下で励起される先行技術のPタイプの合金についての40W/kgに匹敵することを示している。従って、本発明の態様の磁心はパワーエレクトロニクスにおいて利用される電力管理用のインダクタとして用いるのに適している。
Example 5
[0076] The high frequency magnetic properties of the toroid-like magnetic core of Example 4 were evaluated according to the ASTM A927 standard. An example of the iron core loss P (W / kg) vs. the operating magnetic flux B m (T) for the toroid-like magnetic cores of OD = 96.0 mm, ID = 90.0 mm and H = 25.4 mm from Table 2 is shown in FIG. 5B. Shown. Similar data obtained for another alloy of aspects of the invention shown by line Q, 6.5% Si steel (line A), amorphous Fe-based alloy (line B), nanocrystalline Finement FT3. Comparison is made in FIG. 7 with data on alloys (line C) and P-type alloys (line P) in related technical fields. Since the FT3 alloy has a saturated magnetic induction of 1.2T, which is much lower than the value of this alloy (1.7T to 1.78T), the alloys of the embodiments of the present invention operate at much higher operating magnetic induction. It can be made so that small magnetic parts can be constructed. FIG. 7 also shows that for operating magnetic induction levels above 0.2 T at high frequencies, the core loss in the alloy-based magnetic cores of the present invention is lower than in prior art P-type alloys. For example, FIG. 7 shows that the core loss of the magnetic core of the embodiment of the present invention at 10 kHz and 0.5 T magnetic induction is 30 W / kg, which is 40 W for a prior art P-type alloy excited under the same conditions. It shows that it is comparable to / kg. Therefore, the magnetic core of the embodiment of the present invention is suitable for use as an inductor for power management used in power electronics.
実施例6
[0077]急冷したリボンを、前に説明した最初の熱処理プロセスに従って熱処理した。次いで、熱処理したリボンを巻いて、図8Aに示すような楕円形の磁心にした。ここで、磁心の直線部分は58mmの長さを有し、曲線部分は29×2mmの曲率半径を有し、そして磁心の内側と外側はそれぞれ317mmおよび307mmの磁路の長さを有していた。次いで、この巻いた磁心を、「実施例4」における最初の段落において前に説明した二次焼鈍プロセスによって熱処理した。次いで、二次焼鈍した磁心について実施例1のようにしてDCBHループを得た。これを図8Bにおける曲線72によって示す。次いで、ASTM A927標準規格に従って鉄心損失を測定し、その結果を、400Hz、1kHz、5kHzおよび10kHzの動作励起周波数における磁心の動作磁束密度Bm(T)の関数として図9に示す。0.05Tの励起磁界を用いて周波数の関数として透磁率を測定し、これを図10に示す。10kHzおよび0.2Tの磁気誘導における鉄心損失は7W/kgであり、これは図5Bに示したトロイド状に巻いた磁心を用いて測定した10W/kgの対応する鉄心損失に匹敵すると認められる。従って、高周波数における磁気的な性能は磁心の形状とサイズによっては顕著に影響されず、このことは、磁心を製造する間に導入される応力は本発明の態様の二次焼鈍によって十分に解放されることを示している。
Example 6
The quenched ribbon was heat treated according to the first heat treatment process described above. Then, the heat-treated ribbon was wound to form an elliptical magnetic core as shown in FIG. 8A. Here, the straight portion of the magnetic core has a length of 58 mm, the curved portion has a radius of curvature of 29 × 2 mm, and the inside and outside of the magnetic core have magnetic path lengths of 317 mm and 307 mm, respectively. It was. The wound magnetic core was then heat treated by the secondary annealing process previously described in the first paragraph of "Example 4". Next, a DCBH loop was obtained for the secondary annealed magnetic core as in Example 1. This is shown by the
実施例7
[0078]Fe81.8Cu0.8Mo0.2Si4.2B13の化学組成を有する25.4mmの幅のリボンを、図11Aの加熱プロフィールによって示されるように、5MPaの張力の下で1秒以内に500℃まで急速に加熱し、そして空冷した。次いで、この熱処理したリボンを巻いて、OD=96mm、ID=90mmおよび25.4mmの磁心高さを有する磁心にした。次いで、巻いた磁心を、磁心の円周方向に沿って3.5kA/mの磁界を加えながら430℃で5.4ksにわたって熱処理した。室温まで冷却したとき、実施例1で行ったように、市販のBHヒステリシス図装置によって磁心のBH挙動を測定した。結果を図11Bに示す。これは0.96の角形比と3.4A/mの保磁力を与える。従って、この磁心は高い磁気誘導において操作される用途に適している。
Example 7
[0078] A ribbon having a chemical composition of Fe 81.8 Cu 0.8 Mo 0.2 Si 4.2 B 13 and a width of 25.4 mm, as shown by the heating profile of FIG. 11A, at a tension of 5 MPa. Under 1 second, it was rapidly heated to 500 ° C. and air cooled. Next, the heat-treated ribbon was wound to obtain a magnetic core having a magnetic core height of OD = 96 mm, ID = 90 mm and 25.4 mm. Next, the wound magnetic core was heat-treated at 430 ° C. for 5.4 ks while applying a magnetic field of 3.5 kA / m along the circumferential direction of the magnetic core. When cooled to room temperature, the BH behavior of the magnetic core was measured by a commercially available BH hysteresis diagram device as in Example 1. The results are shown in FIG. 11B. This gives a square ratio of 0.96 and a coercive force of 3.4 A / m. Therefore, this magnetic core is suitable for applications operated in high magnetic induction.
実施例8
[0079]下の表3に示すように、本発明の態様の合金および(比較例としての)’531公報の二つの合金について180°曲げ延性試験を行った。180°曲げ延性試験は、リボン形状の材料が180°曲げたときに破断するか、または亀裂が入るか否かを試験するために一般的に用いられる。ここに示すように、本発明の態様の製品は曲げ試験において破壊を示さなかった。
Example 8
[0079] As shown in Table 3 below, 180 ° bend ductility tests were performed on the alloys of aspects of the present invention and the two alloys of '531 (as a comparative example). The 180 ° bend ductility test is commonly used to test whether a ribbon-shaped material breaks or cracks when bent 180 °. As shown herein, the product of aspects of the present invention did not show fracture in the bending test.
[0080]本開示の全体を通して用いられているものとして、「まで」という用語は範囲の終点を含む。従って、「xからyまで」は、xとyを含めた範囲ならびにそれらの間の中間点の全てを指し、そのような中間点も本開示の部分である。さらに、数値で示す量の偏差も可能であることを、当業者であれば理解するだろう。従って、明細書または請求項において数値について言及しているときは常に、おおよそその数値であるか、あるいはほぼその数値であるような追加の値も本発明の範囲に入ることを理解されたい。 [0080] As used throughout this disclosure, the term "to" includes the end of the range. Thus, "from x to y" refers to the range including x and y and all of the midpoints between them, such midpoints are also part of the present disclosure. In addition, those skilled in the art will appreciate that numerical deviations of quantities are possible. Therefore, it should be understood that whenever reference is made to a numerical value in the specification or claims, additional values that are, or are such numerical values, fall within the scope of the invention.
[0081]幾つかの態様を示して説明したが、本発明の原理と精神から逸脱することなくこれらの態様において変更がなされうることを当業者であれば認識するだろう。本発明の範囲は請求項およびそれらの同等物において明確にされる。 [0081] Although some embodiments have been shown and described, those skilled in the art will recognize that changes can be made in these embodiments without departing from the principles and spirit of the present invention. The scope of the invention is defined in the claims and their equivalents.
Claims (31)
前記鉄基合金の組成は、0.6原子パーセント以上1.2原子パーセント未満の量のCu、10ないし20原子パーセントの量のB、および0原子パーセントよりも多く10原子パーセントまでの量のSi、ただしBとSiは合計で10ないし24原子パーセントの含有量であり、付随的不純物、ならびに鉄基合金組成100原子パーセントの残部である鉄からなり、
前記ナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有する、
前記磁心。 A magnetic core containing a ribbon of a nanocrystalline alloy having an iron-based alloy composition.
The composition of the iron-based alloy consists of Cu in an amount of 0.6 atomic percent or more and less than 1.2 atomic percent, B in an amount of 10 to 20 atomic percent, and Si in an amount of more than 0 atomic percent and up to 10 atomic percent. However, B and Si have a total content of 10 to 24 atomic percent and consist of ancillary impurities and iron, which is the remainder of the iron-based alloy composition of 100 atomic percent.
The nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and contains more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m.
The magnetic core.
前記ナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有する、
前記磁心。 A magnetic core containing a ribbon of a nanocrystalline alloy having a composition represented by, where 0.6 atomic% ≤ x <1.2 atomic%, 10 atomic% ≤ y ≤ 20 atomic%, 0 atomic% < z ≤ 10 atomic%, 10 atomic% ≤ (y + z) ≤ 24 atomic%, and 0 atomic% ≤ a ≤ 10 atomic%, 0 atomic% ≤ b ≤ 5 atomic%, atomic% is atomic%, and [Imperial] is the amount of ancillary impurities in atomic%, and A is at least one element selected from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W. Is any inclusion that is, and X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In and rare earth elements, and Nb, Zr, Ta in the composition. And the total content of Hf is less than 0.3 atomic percent,
The nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and contains more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m.
The magnetic core.
前記鉄基合金の組成は、0.6原子パーセント以上1.2原子パーセント未満の量のCu、10ないし20原子パーセントの量のB、および0原子パーセントよりも多く10原子パーセントまでの量のSi、ただしBとSiは合計で10ないし24原子パーセントの含有量であり、付随的不純物、ならびに鉄基合金組成100原子パーセントの残部である鉄からなり、
前記ナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有し、
前記リボンは450℃を超えて550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理を受けたものであり、前記熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力が加えられていて、そして巻いた磁心を形成するために、熱処理の後にリボンは巻かれている、
磁心。 A magnetic core containing a ribbon of a nanocrystalline alloy having an iron-based alloy composition.
The composition of the iron-based alloy consists of Cu in an amount of 0.6 atomic percent or more and less than 1.2 atomic percent, B in an amount of 10 to 20 atomic percent, and Si in an amount of more than 0 atomic percent and up to 10 atomic percent. However, B and Si have a total content of 10 to 24 atomic percent and consist of ancillary impurities and iron, which is the remainder of the iron-based alloy composition of 100 atomic percent.
The nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and contains more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m and has a coercive force of less than 4 A / m.
The ribbon was heat-treated at a heating rate of 10 ° C./sec or higher for less than 30 seconds at a temperature in the range of more than 450 ° C. and up to 550 ° C. Is added, and the ribbon is rolled after heat treatment to form a rolled magnetic core,
core.
前記ナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有し、
前記リボンは450℃を超えて550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理を受けたものであり、前記熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力が加えられていて、そして巻いた磁心を形成するために、熱処理の後にリボンは巻かれている、
磁心。 A magnetic core containing a ribbon of a nanocrystalline alloy having a composition represented by, where 0.6 atomic% ≤ x <1.2 atomic%, 10 atomic% ≤ y ≤ 20 atomic%, 0 atomic% < z ≤ 10 atomic%, 10 atomic% ≤ (y + z) ≤ 24 atomic%, and 0 atomic% ≤ a ≤ 10 atomic%, 0 atomic% ≤ b ≤ 5 atomic%, atomic% is atomic%, and [Imperial] is the amount of ancillary impurities in atomic%, and A is at least one element selected from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W. And X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In, Sn and rare earth elements, and Nb, Zr in the composition. , Ta and Hf total content is less than 0.3 atomic percent
The nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and contains more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m and has a coercive force of less than 4 A / m.
The ribbon was heat-treated at a heating rate of 10 ° C./sec or higher for less than 30 seconds at a temperature in the range of more than 450 ° C. and up to 550 ° C. Is added, and the ribbon is rolled after heat treatment to form a rolled magnetic core,
core.
前記磁心の丸い部分は緩めたときに曲率半径が10mmと200mmの間になるリボンで構成されていて、そして
前記磁心の丸い部分の、(2−Rw/Rf)によって定義されるリボン弛緩率が0.93よりも大きく、ここで、RwとRfはそれぞれ、リボンを解放する前の第1のリボン曲率半径、およびリボンが巻かれた状態から解放されて、磁心からの拘束が無いときの第2のリボン曲率半径である、請求項1または2に記載の磁心。 The magnetic core is a wound magnetic core, and the round portion of the magnetic core is composed of a ribbon having a radius of curvature between 10 mm and 200 mm when loosened, and the round portion of the magnetic core, (2-R w. The ribbon relaxation rate defined by / R f ) is greater than 0.93, where R w and R f are the first radius of curvature of the ribbon before the ribbon is released and the state in which the ribbon is wound, respectively. The magnetic core according to claim 1 or 2, which is the radius of curvature of the second ribbon when released from the magnetic core and is not constrained by the magnetic core.
前記磁心は60Hzおよび1.6Tにおいて0.2W/kg〜0.5W/kgの鉄心損失および50Hzおよび1.6Tにおいて0.15W/kg〜0.4W/kgの鉄心損失を有し、また1.7Tを超えるB800を有し、ここでB800は加えた磁界が800A/mのときの磁気誘導である、前記装置。 An apparatus including the magnetic core according to any one of claims 1 to 4.
The magnetic core has a core loss of 0.2 W / kg to 0.5 W / kg at 60 Hz and 1.6 T and a core loss of 0.15 W / kg to 0.4 W / kg at 50 Hz and 1.6 T, and 1 The device having a B 800 that exceeds .7 T, where the B 800 is a magnetic induction when the applied magnetic field is 800 A / m.
急速凝固された合金のリボンを450℃を超えて550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理して、この熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力を加えること、および
前記熱処理の後に、熱処理されたナノ結晶質合金のリボンを巻いて、それにより巻き磁心を形成すること、
を含み、
前記急速凝固された合金のリボンは鉄基合金の組成を有し、
前記鉄基合金の組成は、0.6原子パーセント以上1.2原子パーセント未満の量のCu、10ないし20原子パーセントの量のB、および0原子パーセントよりも多く10原子パーセントまでの量のSi、ただしBとSiは合計で10ないし24原子パーセントの含有量であり、付随的不純物、ならびに鉄基合金組成100原子パーセントの残部である鉄からなり、
前記熱処理されたナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有する、
前記方法。 It ’s a method of manufacturing a magnetic core.
The rapidly solidified alloy ribbon is heat treated at a heating rate of 10 ° C./sec or higher for less than 30 seconds at a temperature in the range of more than 450 ° C. to 550 ° C., and between 1 MPa and 500 MPa during this heat treatment. Applying tension and, after the heat treatment, winding a ribbon of heat-treated nanocrystalline alloy, thereby forming a wound magnetic core,
Including
The rapidly solidified alloy ribbon has an iron-based alloy composition.
The composition of the iron-based alloy consists of Cu in an amount of 0.6 atomic percent or more and less than 1.2 atomic percent, B in an amount of 10 to 20 atomic percent, and Si in an amount of more than 0 atomic percent and up to 10 atomic percent. However, B and Si have a total content of 10 to 24 atomic percent and consist of ancillary impurities and iron, which is the remainder of the iron-based alloy composition of 100 atomic percent.
The heat-treated nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and is more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies most of
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m.
The method.
急速凝固された合金のリボンを450℃を超えて550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理して、この熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力を加えること、および
前記熱処理の後に、熱処理されたナノ結晶質合金のリボンを巻いて、それにより巻き磁心を形成すること、
を含み、
前記急速凝固された合金のリボンは
で表される鉄基合金の組成を有し、ここで0.6原子%≦x<1.2原子%、10原子%≦y≦20原子%、0原子%<z≦10原子%、10原子%≦(y+z)≦24原子%、および0原子%≦a≦10原子%、0原子%≦b≦5原子%であり、原子%は原子パーセントであり、そして[不純物]は付随的不純物の原子%での量であり、またAはNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWから選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、またXはRe、Y、Zn、As、In、Snおよび希土類元素から選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、そして前記組成におけるNb、Zr、TaおよびHfの全体の含有量は0.3原子パーセント未満であり、
前記熱処理されたナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有する、
前記方法。 It ’s a method of manufacturing a magnetic core.
The rapidly solidified alloy ribbon is heat treated at a heating rate of 10 ° C./sec or higher for less than 30 seconds at a temperature in the range of more than 450 ° C. to 550 ° C., and between 1 MPa and 500 MPa during this heat treatment. Applying tension and, after the heat treatment , winding a ribbon of heat-treated nanocrystalline alloy, thereby forming a wound magnetic core,
Including
The rapidly solidified alloy ribbon
It has the composition of an iron-based alloy represented by, where 0.6 atomic% ≤ x <1.2 atomic%, 10 atomic% ≤ y ≤ 20 atomic%, 0 atomic% <z ≤ 10 atomic%, 10 Atomic% ≤ (y + z) ≤24 atomic%, and 0 atomic% ≤a≤10 atomic%, 0 atomic% ≤b≤5 atomic%, atomic% is atomic%, and [impurity] is ancillary impurities. In atomic% of, and A is any inclusion that is at least one element selected from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W. Yes, and X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In, Sn and rare earth elements, and the entire Nb, Zr, Ta and Hf in the composition. The content is less than 0.3 atomic percent
The heat-treated nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and is more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies most of
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m.
The method.
急速凝固された合金のリボンを430℃から550℃までの範囲の温度において10℃/秒以上の加熱速度で30秒未満にわたって熱処理すること、この熱処理を行う間に1MPaと500MPaの間の張力が加えられ、前記急速凝固された合金のリボンは
で表される組成を有し、ここで0.6原子%≦x<1.2原子%、10原子%≦y≦20原子%、0原子%<z≦10原子%、10原子%≦(y+z)≦24原子%、および0原子%≦a≦10原子%、0原子%≦b≦5原子%であり、原子%は原子パーセントであり、そして[不純物]は付随的不純物の原子%での量であり、またAはNi、Mn、Co、V、Cr、Ti、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWから選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、またXはRe、Y、Zn、As、In、Snおよび希土類元素から選択される少なくとも一つの元素である任意の含有物であり、そして合金の組成におけるNb、Zr、TaおよびHfの全体の含有量は0.3原子パーセント未満であり、前記熱処理されたナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記熱処理されたナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、前記磁心は4A/m未満の保磁力を有する、および
前記熱処理の後に、前記熱処理されたナノ結晶質合金のリボンを巻いて、それにより巻き磁心を形成すること、
を含む、
前記方法。 It ’s a method of manufacturing a magnetic core.
Heat-treating a rapidly solidified alloy ribbon at a heating rate of 10 ° C./sec or higher for less than 30 seconds at a temperature in the range of 430 ° C. to 550 ° C., and tension between 1 MPa and 500 MPa during this heat treatment. In addition, the rapidly solidified alloy ribbon
It has a composition represented by, where 0.6 atomic% ≤ x <1.2 atomic%, 10 atomic% ≤ y ≤ 20 atomic%, 0 atomic% <z ≤ 10 atomic%, 10 atomic% ≤ ( y + z) ≤24 atomic%, and 0 atomic% ≤a≤10 atomic%, 0 atomic% ≤b≤5 atomic%, atomic% is atomic%, and [impurity] is atomic% of ancillary impurities. And A is any inclusion that is at least one element selected from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W, and X. Is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In, Sn and rare earth elements, and the total content of Nb, Zr, Ta and Hf in the composition of the alloy is The ribbon of the nanocrystalline alloy, which is less than 0.3 atomic percent and is heat-treated, contains nanocrystals of average particle size less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and is heat-treated. It has a local structure that occupies more than 30 volume percent of the ribbon of the nanocrystalline alloy, the magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m, and after the heat treatment, the heat-treated nanocrystals. Winding a quality alloy ribbon, thereby forming a wound magnetic core,
including,
The method.
前記ナノ結晶質合金のリボンは、非晶質のマトリックスの中に分散している40nm未満の平均の粒子サイズのナノ結晶を含み、かつ前記ナノ結晶質合金のリボンの30容積パーセントよりも多くを占めている局所的構造を有し、
前記磁心は4A/m未満の保磁力を有する、
上記の磁心。 A magnetic core containing a ribbon of a nanocrystalline alloy having a composition represented by, wherein 0.6 atomic% ≤ x <1.2 atomic%, 10 atomic% ≤ y ≤ 20 atomic%, 0 atomic% < z ≤ 10 atomic%, 10 atomic% ≤ (y + z) ≤ 24 atomic%, and 0 atomic% ≤ a ≤ 10 atomic%, 0 ≤ b ≤ 5, atomic% is atomic percent, and [impurity] is The amount of ancillary impurities in atomic%, and A is selected from Ni, Mn, Co, V, Cr, Ti, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, P, C, Au and Ag. Any inclusion that is at least one element, and X is any inclusion that is at least one element selected from Re, Y, Zn, As, In and rare earth elements, and in the composition of the alloy. The total content of Nb, Zr, Ta and Hf is less than 0.3 atomic percent.
The nanocrystalline alloy ribbon contains nanocrystals with an average particle size of less than 40 nm dispersed in an amorphous matrix and contains more than 30 volume percent of the nanocrystalline alloy ribbon. Has a local structure that occupies
The magnetic core has a coercive force of less than 4 A / m.
The above magnetic core.
30. The method of claim 30, wherein the retention time is less than 20 seconds.
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